光热材料助水系电池低温增效,厉害了
由于水系电池价格合理、安全性高且具有环境效益,已成为大规模储能的一个颇具前景的选择。
然而,它们在寒冷气候中的应用却因零度以下的性能问题而受到阻碍,在这种情况下,电解质冻结以及离子转移减少会使系统运行速度变慢。
像外部加热这类传统的解决方案能耗高且效率低,这促使研究人员去探索新的策略,这些策略能够在不影响效率或增加复杂性的情况下提升水系电池的低温性能。
现在,来自新南威尔士大学和深圳先进技术大学的研究人员开发了一种在零度以下温度下能高效运行的水系电池。
发表在《能源材料与器件》,该研究揭示了光热电流收集器和悬浮电极如何使电池自身产生热量,并在寒冷气候下保持稳定性能。该系统借助科琴黑基材料把阳光转化为热能,为极地和寒冷地区的能源存储提供了切实可行的解决方案。
这项研究的核心创新之处在于把光热材料集成到电池的电流收集器当中。基于科琴黑的收集器在宽光谱范围(200 至 2500 纳米,效率达 98%)内吸收阳光,迅速产生热量,仅用 22 分钟就将电池的核心温度从-18°C 提升到 20°C。然后,具有高热导率的悬浮电极将热量均匀地分布开来。
为了提高稳定性,该系统包括一个聚光器和温度控制机制,使电池在充放电过程中能将核心温度保持在 20°C,即使外部温度在-5°C 至 5°C 之间波动。这项技术有效化解了水系电池在寒冷地区所面临的电化学方面的限制,为大规模储能提供了可行的解决方案。
此项工作是新南威尔士大学(UNSW)与深圳先进技术大学(SUAT)的共同成果。首席研究员王大卫博士,曾为新南威尔士大学的研究人员,将整合 SUAT 和 UNSW 的智力资源和技术平台,以实现技术转化。
他说道:“我们致力于推动净零能源技术的创新设计。”
在这个特定例子中,我们描绘出了概念,还制造了这个系统,从而实现对复杂电池装置的太阳能驱动加热。
我们期望这个解决方案的转化能够满足新兴工业对宽温电池的需求。
电池技术的这一进步为水系电池在电网规模储能中的应用范围扩大带来了巨大希望,尤其是在寒冷地区。
凭借增强的低温性能,这些电池能够部署在极地地区,为锂离子系统提供一种经济高效且可持续的替代选择。